Энтомопатогенные грибы, десятилетиями известные как биологическая альтернатива химическим пестицидам, способны не только уничтожать насекомых-вредителей. Согласно новому комплексному обзору в журнале Crop Health, эти микроорганизмы, поселяясь в тканях растений, помогают им противостоять засухе, засолению почв и загрязнению тяжелыми металлами – трём ключевым абиотическим стрессам в современном сельском хозяйстве.
Актуальность этого открытия высока: по оценкам экспертов, неблагоприятные условия среды приводят к потере более половины мирового урожая. Изменение климата усиливает засухи, более 800 млн гектаров почвы уже страдают от засоления, а промышленные выбросы и стоки загрязняют пахотные земли тяжелыми металлами. Авторы обзора, учёные из Университета традиционной китайской медицины Гуйчжоу, впервые обобщили разрозненные данные о защитных механизмах таких грибов, как Beauveria bassiana и Metarhizium anisopliae.
При нехватке влаги грибы-эндофиты перестраивают физиологию растения-хозяина. Они стимулируют рост корневой системы, улучшая доступ к воде, и помогают листьям лучше её удерживать. Параллельно грибы активируют в растениях выработку антиоксидантных ферментов, которые защищают клетки от повреждений, и повышают усвоение ключевых питательных веществ – фосфора, кальция и магния.
В условиях засоления грибы помогают растению регулировать ионный баланс, в частности поддерживать критически важное соотношение калия и натрия. Это позволяет культурам, таким как рис или картофель, лучше расти и развиваться даже на почвах с высокой концентрацией солей. Грибы также обезвреживают тяжелые металлы: они способны связывать свинец, кадмий и цинк на поверхности своих клеток или преобразовывать токсичные соединения в менее опасные формы. Например, M. robertsii, поселившись в корнях риса, снижает поступление в них кадмия на 44%, а в зерно – почти на 25%.
Согласно геномному анализу, эти грибы – близкие родственники других растительных симбионтов. Учёные предполагают, что их способность убивать насекомых могла развиться вторично, а изначально они эволюционировали как партнёры растений. Многие виды сохраняют гибкость и могут переключаться между тремя образами жизни: обитателя почвы, симбионта растения и патогена насекомых.
Переход от лабораторных исследований к широкому полевому применению потребует решения нескольких задач. Эффективность зависит от конкретной комбинации гриба, растения и условий среды, что требует масштабного скрининга штаммов. Необходимо также разработать устойчивые препараты, которые обеспечат стабильное заселение грибами растений в поле, и тщательно оценить экологические риски, в частности влияние на пчёл и других полезных насекомых. Однако потенциально аграрии могут получить единый биопрепарат, который одновременно борется с вредителями, смягчает последствия климатических стрессов и способствует очистке почвы.